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ANSYS稳态热分析实例-圆筒罐热分析
2009-06-18 20:08:43 】 【打印共有评论0

一圆筒形的罐有一接管,罐外径为3英尺,壁厚为0.2英尺,接管外径为0.5英尺,壁厚为0.1英尺,罐与接管的轴线垂直且接管远离罐的端部。如图所示:

罐内流体温度为华氏450度,与罐壁的对流换热系数年为250BUT/hr-ft2-oF,接管内流体的温度为华氏100度,与管壁的对流换热系数随管壁温度而变,求罐与接管的温度分布。接管与罐为同一种材料,它的热物理性能如下表所示:

温度 70 200 300 400 500 oF
密度 0.285 0.285 0.285 0.285 0.285 lbm/in3
导热系数 8.35 8.90 9.35 9.8 10.23 Btu/hr-ft-oF
比热 0.113 0.117 0.119 0.122 0.125 Btu/lbm-oF
对流系数* 426 405 352 275 221 Btu/hr-ft2-oF

*接管内壁对流系数

求解命令流

/PREP7
/TITLE,STEADY-STATE THERMAL ANALYSIS OF PIPE JUNCTION
/UNITS,BIN       !使用英制单位
ET,1,90        !定义热单元
MP,DENS,1,.285      !密度
MPTEMP,,70,200,300,400,500     !建立温度表
MPDATA,KXX,1,,8.35/12,8.90/12,9.35/12,9.80/12,10.23/12 !导热系数
MPDATA,C,1,,0.133,0.177,0.119,0.122,0.125   !比热 
MPDATA,HF,2,,426/144,405/144,352/144,275/144,221/144 !接管对流系数
!定义几何模型参数
RI1=1.3        !罐内半径
RO1=1.5       !罐外半径
Z1=2        !罐长
RI2=0.4        !接管内半径
RO2=0.5       !接管外半径
Z2=2        !接管长
!建立几何模型
CYLIND,RI1,RO1,,Z1,,90      !1/4罐体
WPROTA,0,-90     !将工作平面旋转到垂直于接管轴线
CYLIND,RI2,RO2,,Z2,-90    !1/4接管
WPSTYL,DEFA     !将工作平面恢复到默认状态
VOVLAP,1,2     !进行OVERLAP布尔操作
/PNUM,VOLU,1     !打开实体编号
/VIEW,,-3,-1,1     !定义显示角度
/TYPE,,4
/TITLE, VOLUMES USED IN BUILDING PIPE/TANK JUNCTION
VPLOT      !显示实体
VDELE,3,4,,1     !删除多余实体
!划分网格
ASEL,,LOC,Z,Z1     !选择罐上Z=Z1的面
ASEL,A,LOC,Y,0     !添加选择罐上Y=0的面
CM,AREMOTE,AREA    !创建名为AREMOTE的面组
/PNUM,AREA,1
/PNUM,LINE,1
/TITLE,LINES SHOWING THE PORTION BEING MODELED
APLOT
/NOERASE
LPLOT
/ERASE
ACCAT,ALL     !组合罐远端的面及线,为映射划分网
!格作准备
LCCAT,12,7
LCCAT,10,5
LESIZE,20,,,4     !在接管壁厚方向分4等分
LESIZE,40,,,6     !在接管长度方向分6等分
LESIZE,6,,,4     !在罐壁厚方向分4等分
ALLSEL      !选择EVERYTHING
ESIZE,0.4     !设定默认的单元大小
MSHAPE,0,3D     !选择3D映射网格
MSHKEY,1     
SAVE      !保存数据文件
VMESH,ALL     !划分网格,产生节点与单元
/PNUM,DEFA
/TITLE, ELEMENTS IN PORTION BEING MODELED
EPLOT      !显示单元
FINISH
!加载求解
/SOLU      
ANTYPE,STATIC     !定义为稳态分析
NROPT,AUTO     !设置求解选项为PROGRAM-CHOSEN
!NEWTON-RAPHSON
TUNIF,450     !设定初始所有节点温度
CSYS,1      !变为柱坐标
NSEL,S,LOC,X,RI1     !选择罐内表面的节点
SF,ALL,CONV,250/144,450   !定义对流边界条件
CMSEL,,AREMOTE    !选择AREMOTE面组
NSLA,,1      !选择属于AREMOTE面组的节点
D,ALL,TEMP,450     !定义节点温度
WPROTA,0,-90     !将工作平面旋转到垂直于接管轴线 
CSWPLA,11,1     !创建局部柱坐标
NSEL,S,LOC,X,RI2     !选择接管内壁的节点
SF,ALL,CONV,-2,100    !定义对流边界条件 
ALLSEL      !选择EVERYTHING
/PBC,TEMP,,1     !显示所有温度约束
/PSF,CONV,,2     !显示所有对流边界
/TITLE,BOUNDARY CONDITIONS
NPLOT      !显示节点
WPSTYLE,DEFA     !工作平面恢复默认状态
CSYS,0      !变为直角坐标
AUTOTS,ON     !打开自动步厂长
NSUBST,50     !设定子步数量 
KBC,0      !设定为阶越
OUTPR,NSOL,LAST     !设置输出
SOLVE      !进行求解
FINISH
!进入后处理
/POST1
/TITLE,TEMPERATURE CONTROURS AT PIPE/TANK JUNCTION
PLNSOL,TEMP     !显示温度彩色云图
FINISH
/EXIT,ALL

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